中國經濟發(fā)展與能源消費及碳排放解耦分析

杜祥琬+楊波+劉曉龍+王振海+易建

摘要：隨著經濟快速發(fā)展，我國的能源供給和生態(tài)環(huán)境面臨著雙重壓力，為實現(xiàn)經濟與環(huán)境雙贏，應使經濟增長與能源消費及二氧化碳排放之間的耦合關系“解耦”，走出一條綠色、低碳的可持續(xù)發(fā)展道路。我國經濟增長與能源消費、能源消費與二氧化碳排放的解耦具有重要的現(xiàn)實意義，既是建設“兩型社會”的要求也是科學發(fā)展的必然選擇，更是實現(xiàn)“生態(tài)文明”和“美麗中國”的主要途徑。本文在研究發(fā)達國家經濟發(fā)展與能源消費、能源消費與二氧化碳排放解耦規(guī)律的基礎上，回顧了我國過往30多年的經濟發(fā)展、能源消費和二氧化碳排放歷程，提出我國未來發(fā)展的三種情景假設，即慣性情景、低碳情景和2度情景。研究認為，慣性情景是一種高碳發(fā)展情景，既不可能實現(xiàn)也不允許發(fā)生；2度情景的實現(xiàn)有較大難度，是進一步努力的方向；我國應按照低碳情景模式發(fā)展。我國未來能源發(fā)展路徑應在科學供給滿足合理需求前提下，按照科學產能實施國內能源生產，加強能源消費總量控制，特別是煤和石油等高碳化石能源使用量，改善能源消費結構。能源生產要低碳、清潔，能源消費要節(jié)能優(yōu)先、綠色高效。降低單位GDP能源消費量，控制人均能源消費量增長；降低單位能源消費產生的溫室氣體量，控制人均排放量。如按假設的低碳情景發(fā)展，中國發(fā)展進入新常態(tài)，GDP預期增速雖有所下降，但經濟總量仍保持良好增長態(tài)勢，2020年后我國經濟增長與能源消費開始呈現(xiàn)逐步解耦的趨勢，中國煤炭和石油消費量在2030年前達到峰值，我國經濟增長與高碳能源（煤炭和石油）消費將在2030年前解耦；至2050年，我國能源消費趨于飽和，增量接近零，而經濟總量繼續(xù)增長，中國經濟發(fā)展與能源消費接近絕對解耦；中國二氧化碳排放峰值將于2030年（或之前）到達，能源消費與二氧化碳排放在2030年（或之前）實現(xiàn)絕對解耦。

關鍵詞：解耦；經濟增長；能源消費；二氧化碳排放

中圖分類號TK01文獻標識碼A

文章編號1002-2104（2015）12-0001-07

改革開放三十多年來，中國經濟保持了高速發(fā)展，國內生產總值從1980年的2 175億美元提高到2013年的4.86萬億美元，人均GDP由1980年的222美元提高到2013年的3 583美元（2005年不變價）。然而，國民經濟發(fā)展和人民生活水平提高的同時，也帶來了一些問題，如能源消費總量增長過快、化石能源消費持續(xù)攀升，以及由此引發(fā)大量溫室氣體和污染氣體排放等問題，使我國在能源供給和生態(tài)環(huán)境方面面臨著雙重壓力。黨的十七大和十八大指出，以消耗過多資源、犧牲環(huán)境為代價的經濟發(fā)展方式是不可持續(xù)的，我國必須轉變發(fā)展方式。盡早實現(xiàn)經濟與環(huán)境雙贏，經濟增長要與能源消費解耦，尤其是與煤炭和石油等高碳化石能源消費解耦；能源消費要與二氧化碳排放解耦，走出一條綠色、低碳的可持續(xù)發(fā)展道路，是中國未來發(fā)展的必由之路。因此，本文在分析發(fā)達國家經濟發(fā)展與能源消費、能源消費與二氧化碳排放規(guī)律的基礎上，探索我國經濟增長與能源消費、能源消費與二氧化碳排放之間的解耦關系，具有重要的現(xiàn)實意義。

1“解耦”的涵義和意義

1.1“解耦”的涵義與生態(tài)容量

世界銀行與經合組織（OECD）分別給出了“解耦”的概念。世界銀行認為，“解耦”（delinking）是經濟活動環(huán)境沖擊逐步減少的過程[1]，其概念既包括去物質化也包括去污染化；OECD認為，“解耦”（decoupling）就是打破環(huán)境危害（environmental bads）與經濟財富（economic goods）之間的聯(lián)系[2]。兩個定義雖表述不同，但本質無異。無論化石能源消費還是生態(tài)惡化都對環(huán)境造成了危害和沖擊，都是工業(yè)文明時代經濟財富增長帶來的后果，打破環(huán)境危害（包括能源消費和生態(tài)污染）與經濟增長之間耦合關系，減少對環(huán)境的沖擊即為“解耦”。

“解耦”是一個過程，對經濟發(fā)展和能源消費來說，在經濟呈增長趨勢的前提下，當能源消費由增長轉為穩(wěn)定時，可認為經濟發(fā)展與能源消費相對解耦；當能源消費出現(xiàn)峰值并持續(xù)下降時，可認為經濟發(fā)展與能源消費絕對解耦。對能源消費與二氧化碳排放來說，在能源消費總量持續(xù)增長的前提下，二氧化碳排放總量由增長轉為穩(wěn)定時，可認為能源消費與二氧化碳排放相對解耦；二氧化碳排放總量達到峰值并下降時，可認為能源消費與二氧化碳排放絕對解耦。

生態(tài)環(huán)境是有一定容量的，環(huán)境容量之下，生態(tài)具有自修復能力，環(huán)境污染不會造成嚴重后果；一旦超出環(huán)境容量、打破生態(tài)平衡，環(huán)境壓力將呈現(xiàn)非線性的快速增長，扭轉環(huán)境惡化的過程并不容易、也不自動。因此，經濟發(fā)展與能源消費及溫室氣體（及污染氣體）排放“解耦”，是改善生態(tài)環(huán)境的重要步驟；人類若要可持續(xù)發(fā)展，必須使大氣環(huán)境壓力盡快回歸到環(huán)境容量之下。

1.2我國經濟增長與能源消費及碳排放“解耦”的意義

經濟增長速度回歸“潛在經濟增長率”是科學發(fā)展的客觀要求。近年來，中國經濟增長進入“新常態(tài)”，從高速轉為中高速增長，經濟結構不斷優(yōu)化升級，從要素驅動逐步轉向創(chuàng)新驅動，改變單純追求GDP增長而更加注重發(fā)展的質量和效益的政策目標，這是順應科學發(fā)展要求的，也是中國可持續(xù)發(fā)展的必由之路。從能源經濟學的意義來講，能源是經濟發(fā)展的基礎，相同的經濟增長率可以由不同的能源增長率支撐，能源彈性系數(shù)與產業(yè)結構、能源效率等因素密切相關。發(fā)達國家的經驗表明，工業(yè)化結束后進入以第三產業(yè)為主的后工業(yè)化階段，隨著產業(yè)結構的轉型以及技術升級，能源利用效率提高，能夠以較低的能源彈性系數(shù)支撐經濟發(fā)展。借鑒發(fā)達國家經驗，降低國內能源彈性系數(shù)，以適度的能源消費支撐經濟發(fā)展，正是我國建設“資源節(jié)約型”社會的要求。從環(huán)境能源學的意義來看，污染氣體排放與能源消費密切相關，能源消費增長趨緩和能源結構的清潔化必然帶來相應的污染氣體排放的增速下降，甚至排放總量減少，盡早實現(xiàn)能源消費增長與污染氣體排放的解耦是我國建設“環(huán)境友好型”社會的要求。溫室氣體作為全球氣候變化的重要影響因素之一，其排放與污染氣體基本同根同源，能源消費與溫室氣體排放解耦，既是應對氣候變化的要求，也是我國低碳轉型的要求。在國家走向現(xiàn)代化的過程中，經濟增長與能源消費、能源消費與二氧化碳排放逐步解耦是普遍性規(guī)律，但不同類型國家的解耦有所不同。當前我國仍處于工業(yè)化階段，并且與信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展，與發(fā)達國家當年單純工業(yè)化過程不同，如果我國能夠充分利用后發(fā)優(yōu)勢，加快經濟結構轉型，提高能源利用效率，改善能源結構，有可能盡早實現(xiàn)經濟發(fā)展與能源消費（特別是高碳能源消費）、能源消費與二氧化碳排放的解耦，這將是我國經濟發(fā)展方式轉型的標志，并推動我國綠色低碳“新常態(tài)”的發(fā)展。認識影響“解耦”的因素，探索“解耦”的路徑，對我國“生態(tài)文明”和“美麗中國”建設，實現(xiàn)經濟與環(huán)境的雙贏具有重大意義。

2發(fā)達國家經濟發(fā)展與能源消費解耦分析

2.1發(fā)達國家經濟發(fā)展與能源消費趨勢及比較

1960年以來的半個多世紀，美國、加拿大、日本、德國、英國和法國等發(fā)達國家人均GDP不斷提高，年均增長率為2%-3%，至2013年，美國年人均GDP接近46 000美元、法國約為34 000美元、其他四國處于37 000-38 000 美元之間。

人均能源消費量可以較為客觀地體現(xiàn)一國能源消費水平。發(fā)達國家人均能源消費量（見圖1）并未與人均GDP一直同步增長，20世紀60-70年代，人均能源消費量不斷增長；80年代以后，人均能源消費量進入平臺期；2005年后，人均能源消費量開始下降。即，發(fā)達國家20世紀80年代至21世紀初，經濟發(fā)展與能源消費已經相對解耦；2005年以后，經濟發(fā)展與能源消費出現(xiàn)絕對解耦，未來發(fā)展能否繼續(xù)保持絕對解耦，還有待進一步觀察。

雖然20世紀80年代后發(fā)達國家經濟發(fā)展與能源消費開始呈現(xiàn)解耦趨勢，但各發(fā)達國家的人均能源消費量和能源強度并不在同一水平，呈現(xiàn)“歐日模式”（以歐洲和日本為代表）和“美加模式”（以美國和加拿大為代表）的差別[3]。例如人均能源消費量“歐日模式”約為3.5 toe/年，“美加模式”約為7 toe/年；能源強度“歐日模式”約為1 toe/萬美元，美國約為1.5 toe/萬美元，加拿大約為2 toe/萬美元。這種發(fā)展模式的差異對我國有重要啟示。

2.2發(fā)達國家經濟發(fā)展與能源消費解耦原因分析

發(fā)達國家開始出現(xiàn)經濟發(fā)展與能源消費解耦，主要有以下兩個方面原因：

（1）工業(yè)化進程及產業(yè)結構調整促進經濟發(fā)展與能源消費解耦。以德國為例，20世紀50年代到70年代，第二產業(yè)在三次產業(yè)結構的占比較大，同時第三產業(yè)已經開始迅速發(fā)展，1975年，德國第三產業(yè)比重達到49.1%，超過第二產業(yè)48.1%[4]。1950年至1986年，第二產業(yè)中，汽車行業(yè)上升到了首位，技術含量和信息化程度高的電子、化工等部門在GDP中的排名分別從第9和第5位攀升到第3和第4位；而同期，比較粗放的鋼鐵和采煤則分別從第2和第3位跌至了第7和第9位[5]。

發(fā)達國家在工業(yè)化階段，包括工業(yè)化后期，經濟發(fā)展與能源消費解耦關系并不明顯；工業(yè)化結束后，進入后工業(yè)化時期，即第三產業(yè)成為經濟發(fā)展主導產業(yè)時，經濟增長與能源消費才開始出現(xiàn)較為明顯的解耦趨勢。各國在第三產業(yè)成為主導產業(yè)的同時，第二產業(yè)內部也發(fā)生了結構性的變化，即高耗能、高污染的行業(yè)主導地位逐漸被低能耗、綠色、信息化程度高的行業(yè)所替代。因此，工業(yè)化進程及產業(yè)結構調整是促進經濟發(fā)展與能源消費解耦的重要因素之一。

（2）第一次石油危機使發(fā)達國家在解決“能源安全”問題的同時，更加注重節(jié)能提效措施的推廣與實施。1973-1974年發(fā)生的第一次石油危機給發(fā)達國家敲響了能源供應的警鐘。發(fā)達國家重新審視自己的能源戰(zhàn)略，有的提出“能源獨立”戰(zhàn)略，有的采取加強石油儲備并鼓勵能源多元化發(fā)展的手段和政策。從那時開始，各國人均能源消費量增速變緩。

與此同時，各國積極推行節(jié)能措施，把節(jié)能視為“最可靠的能源”，提高能源利用效率。如，德國從20世紀70年代開始將節(jié)約能源作為德國發(fā)展經濟的一項基本國策，90年代采取了國內生產總值的增長速度不能超過能源利用效率提高的指標來衡量經濟增長的質量[6]。節(jié)能提效成為經濟發(fā)展與能源消費解耦的重要措施之一。

3發(fā)達國家能源消費與碳排放解耦分析

3.1發(fā)達國家能源消費與二氧化碳排放解耦趨勢

1960年以來，美國、加拿大、日本、德國、英國和法國等發(fā)達國家人均二氧化碳排放量大致經歷了三個階段（見圖2）。20世紀60年代至70年代，基本均呈增長趨勢；70年代末至80年代初，進入平臺期；2005年之后，呈現(xiàn)不同程度的下降?？梢钥闯?，“美加模式”與“歐日模式”年人均二氧化碳排放量分別約為16t和8t，兩種模式的差別與人均能源消費量類似。

對比發(fā)達國家人均能源消費量的變化趨勢可以看出，不同國家的能源消費與二氧化碳排放之間相對變化趨勢并不完全相同，比如英國、德國與法國類似，法國的下降趨勢更加明顯；加拿大、日本與美國類似，其中，日本雖與美國趨勢類似，但其人均量僅為美國的一半。因此，我們以美國和法國作為兩個典型代表國家進行分析。

通過進一步的對比分析發(fā)現(xiàn)，法國（見圖3）20世紀70年代以前，人均二氧化碳排放與人均能源消費量基本保持同步增長，二者未解耦；70-80年代初，能源消費緩慢增長，二氧化碳排放出現(xiàn)峰值，可認為相對解耦；80年代-2005年，能源消費繼續(xù)增長，二氧化碳排放下降，二者絕對解耦；2005年以后，二氧化碳排放降速有大于能源消費降速的趨勢，可視為相對解耦。美國（見圖4）在20世紀70年代以前，能源消費與二氧化碳排放未解耦；70-80年代初，二氧化碳排放降幅大于能源消費降幅，可認為相對解耦；80年代-2005年前后，二者變化趨勢基本相同，未解耦；2005年以后，二氧化碳排放降速有大于能源消費降速的趨勢，可認為相對解耦。未來各國能源消費與二氧化碳排放的發(fā)展及其解耦趨勢還需進一步觀察。

3.2發(fā)達國家能源消費與二氧化碳排放解耦原因分析

以美國為代表的發(fā)達國家，20世紀70-80年代出現(xiàn)了能源消費與二氧化碳排放相對解耦的情況，原因之一是70年代的第一次石油危機及當時出現(xiàn)的環(huán)境問題，使各國普遍開始推行節(jié)能減排措施、加強環(huán)境保護，并以法律形式嚴格加強治理。如美國，1970年成立美國國家環(huán)保局，代表聯(lián)邦政府全面負責環(huán)境管理[7]；同年，總統(tǒng)簽訂了《國家環(huán)境政策法》，確定美國聯(lián)邦環(huán)境立法基調，并頒布了具有國家空氣質量標準原則雛形的《清潔空氣法》?！肚鍧嵖諝夥ā冯m然涉及的是二氧化硫、空氣污染微粒、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、鉛六種空氣污染物質，但由于與二氧化碳排放具有同源性，使得二氧化碳排放也有了階段性的下降[8]。原因之二是能源消費結構的變化，特別是非化石能源和相對低碳的化石能源天然氣消費比例的提高，使能源消費與二氧化碳排放出現(xiàn)相對解耦。美國的能源消費結構，20世紀70-80年代，非化石能源比例從4%逐漸升高到10%；2005年以后，非化石能源雖然比例從11%僅提高到14%，但同時較為清潔的化石能源天然氣（含非常規(guī)天然氣）使用比例從24%上升到30%，使得能源消費與二氧化碳排放出現(xiàn)相對解耦。

法國是能源消費與二氧化碳排放解耦較為明顯的國家，主要原因是20世紀70年代后期開始大力發(fā)展非化石能源，使其比例從1965年的9%提高到2014年的50%。法國二氧化碳排放與化石能源消費，特別是以煤和石油為主的高碳化石能源消費趨勢幾乎一致?？傮w來看，50多年來法國的能源消費總量持續(xù)增長，近5年稍有下降趨勢，而二氧化碳排放從20世紀80年代初開始一致保持下降趨勢，能源消費與二氧化碳排放已經解耦。

從以上分析可以看出，能源消費與二氧化碳排放解耦的主要因素是能源消費結構的低碳化，提高非化石能源使用量，必然會減少二氧化碳排放；但以相對潔凈的天然氣（包括非常規(guī)天然氣）替代煤和石油，也能大幅降低二氧化碳排放。

4我國經濟發(fā)展與能源消費及碳排放解耦分析

4.1過往30年經濟發(fā)展與能源消費及二氧化碳排放趨勢

改革開放30多年來，我國能源消費伴隨著經濟總量的提高而增長，能源強度不斷下降。1980-2013年我國GDP從2 175億美元到48 640億美元，增長22.4倍；能源消費總量從4.22億toe到29.2億toe，增長6.9倍；人均GDP從222美元到3 583美元，增長16倍；人均能源消費量從0.43 toe到2.15 toe，增長5倍；能源強度從19.4 toe/萬美元到6 toe/萬美元，下降了69%。雖然我國經濟發(fā)展成績顯著，但能源消費的快速增長趨勢不可忽視。特別是21世紀以來，隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的加速，能源消費總量增速較快，世界占比持續(xù)上升，2010年已超過世界的20%，當年全國GDP僅占世界7.4%，可見我國的能源利用效率較低。人均能源消費量增長也較為迅速，2013年我國人均能源消費量為2.15 toe，已達到“歐日模式”的60%，而人均GDP還不到發(fā)達國家的10%。

同一時期，我國二氧化碳排放隨著能源消費總量的增加而快速上升。2014年我國二氧化碳排放總量為97.6億t，占全世界排放量的27.5%，能源消費量占全世界消費量的23.0%。當前我國年人均二氧化碳排放量已超過7 t，接近“歐日模式”平均值。我國的能源消費以煤和石油為主，雖然非化石能源消費比例逐年提高（從1980年的3%增長到2014年的11%），但煤和石油消費量的持續(xù)快速增長導致二氧化碳排放量迅速增加；同時，在能源生產和消費過程中未能有效控制二氧化碳排放，即粗放的生產和消費模式，使得我國單位能源消費產生的二氧化碳排放量較高。

4.2今后的情景

為研究今后情景，根據(jù)對中國未來發(fā)展趨勢的判斷，本研究對GDP增速和人口作出假設。經計算，2050年中國GDP總量達到24.59萬億美元（2005年不變價美元），按照13.53億人口計算，人均GDP為1.8萬美元，基本達到中等發(fā)達國家水平。

本文對未來發(fā)展情景做三種假設，即慣性情景、低碳情景和2度情景。

4.2.1慣性情景

慣性情景假設我國一次能源消費相對于GDP、二氧化碳排放相對于GDP的彈性系數(shù)保持“十一五”時期水平不變。根據(jù)假設計算，到2050年，我國年人均能源消費量為5.8 toe，年人均二氧化碳排放量將約為20 t，顯然慣性情景發(fā)展下去就是“美加模式”甚至超“美加模式”，這是危險的趨勢，是不可實現(xiàn)、也不能接受的情景。

4.2.2低碳情景

低碳情景假設為盡快回歸煤的科學產能情景。中國工程院重大咨詢項目《中國能源中長期（2030、2050）發(fā)展戰(zhàn)略研究》[9]依據(jù)我國科學產能和用能提出了能源消費總量控制目標；國務院2014年發(fā)布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》提出，2020年我國一次能源消費總量控制在48億t標準煤（33.6億toe）左右。結合近年來我國實際能源消費情況，希望能源消費盡快回歸煤的科學產能情景，因此本研究假設低碳情景的一次能源消費總量和化石能源消費比例情況如表1和圖5所示。

考慮化石能源消費結構變化及部分技術進步的因素，根據(jù)以上假設計算，化石能源消費量，特別是煤和石油消費量將在2030年之前達到峰值，一次能源消費總量繼續(xù)保持緩慢增長趨勢。在未采用碳捕獲、利用與封存（CCUS）技術的條件下，2030年（或之前）我國二氧化碳排放達到峰值（約110億t），之后逐漸下降，2050年二氧化碳排放將大幅降低。

4.2.32度情景

IPCC第五次評估報告結果表明，在很可能實現(xiàn)2100年2℃溫控目標情景下的成本最優(yōu)排放路徑要求：到2030年，全球溫室氣體年排放限制在300-500億t CO2當量的水平（相當于2010年水平的60%-100%）；到本世紀中葉，全球溫室氣體需減少至2010年水平的40%-70%，到本世紀末減至近零。

根據(jù)IPCC第五次評估報告，假設我國現(xiàn)在到2100年的CO2排放趨勢為：2030年排放總量不超過2010年，2050年為2010年排放總量的50%，2100年減少為0。據(jù)此推算，二氧化碳排放量在2015年前后達到峰值。

根據(jù)以上三種假設情景繪制我國2005-2050年經濟發(fā)展與能源消費情景趨勢（如圖6），能源消費總量與二氧化碳排放情景趨勢（如圖7）。

4.2.4情景分析

從經濟增長與能源消費的解耦關系來看，中國發(fā)展進入新常態(tài)后，GDP增速預期下降，有回歸“潛在經濟增長率”的趨勢。如果按照慣性情景發(fā)展，經濟發(fā)展與能源消費將繼續(xù)同步增長，不可能解耦；二氧化碳排放還將持續(xù)快速上升，能源消費不可能與之解耦。如果按照2度情景發(fā)展，實現(xiàn)難度較大。如果按照低碳情景假設的一次能源消費總量和能源結構發(fā)展，中國的經濟發(fā)展與能源消費將逐步呈現(xiàn)解耦趨勢，二氧化碳排放總量在2030年（或之前）達到峰值，能源消費與二氧化碳排放將在2030年（或之前）實現(xiàn)絕對解耦。這里我們重點討論低碳情景。